一种地面三分量磁力定向勘探装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种地面=分量磁力定向勘探装置，属于地球物理勘探领域。
【背景技术】
[0002] 磁法勘探是W岩石、矿石(地层）与其围岩的磁性差异为物质基础，用专口的磁法 仪器设备观测和研究物理场的变化规律，进而达到查明地质构造、寻找矿产资源和解决水 文、工程地质问题和环境监测等问题。纵观磁法勘探的趋势，第一阶段为标量测量，第二阶 段为梯度张量测量，第=阶段为矢量测量。目前我国野外移动式磁测主要是W磁场总场的 单一参数测量为主，属于第一阶段。FVM-400型S分量磁力仪是国内新引进的国外仪器，主 要用来进行=个分量的全空间磁测，运是磁法勘探进入第二个阶段(梯度张量测量）的一个 中间过程，运从矿产勘查方面来说，也扩大了磁法勘探的应用范围，即使在坑道等特殊的地 区也可W得到应用。目前，我国的第二、=阶段还没有实现，所W制约了地质找矿和工程勘 查。随着地质找矿和地质工程问题的要求越来越高，传统单一的总场磁测已不能满足地质 勘探要求，多参数及矢量测量是目前的发展趋势。运是因为多参数测量对于地质找矿和工 程勘查具有重要的应用价值。
[0003] 目前国内外的"磁通口磁力仪"和"超导磁力仪"虽然已经实现了 S分量的实测，但 该仪器在地面勘探时，其探头的高精度水平平台及=轴定向装置问题难W实现，往往采用 机械定向，即采用镜筒、标尺、人工观测的方法，费时、精度低、误差大。如国外生产的FVM-400 =轴磁通口磁力仪能进行=分量磁测，在选用直角坐标模式下显示磁场的大小，磁倾角 和磁偏角=个参数。运种=分量磁测在测量技术、资料处理、图示显示及解释等方面还没有 W往仪器的那些较成熟的方法和规范，特别是=轴坐标的校正问题没有解决，往往工作人 员在野外要花很多时间进行=轴的定向，因而工作效率低，运就是目前=分量磁力仪在我 国没有普及和推广的主要原因之一。因而，目前使用=分量磁力仪的用户较少，为了克服W 上地面=分量找矿中的种种弊端，特开展了该仪器的研发。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种地面=分量磁力定向勘探装 置，利用仪器可完成传感器=轴自身正交校正，也可W实现传感器=轴坐标与地理坐标转 换，达到既可W进行快速测量，同时又可W获得比传统质子磁力仪更丰富的空间地磁场参 数，为地质找矿提供全方位的地球物理数据;此外，为了解决野外测网的定点问题，系统还 设计有GI^或北斗的定位系统，最终形成野外S分量磁测的"一键"完成。
[0005] 本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是:提供了一种地面=分量磁力 定向勘探装置，包括探头、控制器模块、用于同步的时钟控制模块和用于供电的电源模块， 所述探头包括无磁塑制圆柱形套管及支撑部件，无磁塑制圆柱形套管内置有无磁铁合金 槽，无磁铁合金槽内安装有传感器模块，所述传感器模块包括定位模块、磁通口传感器W及 惯性测量模块，惯性测量模块与磁通口传感器的巧由位于同一直线;所述控制器模块为MCU 控制器模块，所述定位模块通过USART串口与MCU控制器模块双向连接，所述磁通口传感器 的S轴各通过一组信号调理模块接入24位A/D转换模块，24位A/D转换模块通过SPI串口与 MCU控制器模块双向连接，所述惯性测量模块通过USART串口与MCU控制器模块双向连接，经 ALG7209驱动模块驱动的矩阵键盘通过IIC总线与MCU控制器模块双向连接，液晶显示模块 通过USART串口与MCU控制器模块双向连接，TF卡存储模块通过SPI总线与MCU控制器模块双 向连接，时钟控制模块和电源模块均与MCU控制器模块连接;所述SPI总线采用8位数据传输 宽度，频率大小为500MHZ。
[0006] 所述MCU控制器模块采用忍片MC9S12XEP100。
[0007] 所述磁通口传感器采用FGM3D/100。
[000引所述惯性测量模块采用=轴加速度传感器ADIS16210。
[0009] 所述24位A/D转换模块内部设有至少S个并行的用于实现S轴数据同步采集的A S转换器。
[0010] 所述定位模块采用GI^模块和/或北斗模块。
[0011] 所述定位模块采用GGSTAR-2000GPS模块。
[0012] 所述支撑部件为无磁支杆或无磁=脚架。
[0013] 本实用新型基于其技术方案所具有的有益效果在于：
[0014] (1)本实用新型的S分量磁通口传感器采用德国SENSYS公司产FGM3D/100,量程± 10000化T;精度0.5 % ;轴间倾斜<9nT;总倾斜< 14nT;分辨率< 150pT，该传感器可W在S轴方 向同时进行静态和交变磁场的高精度测量，模拟输出；
[0015] (2)本实用新型的S轴加速度传感器选用美国ADI公司的ADIS16210,倾角测量范 围0~90%方位角测量范围0~360°，可在空间全范围内精确测量出翻滚角和俯仰角，利用 兼容串行接口 SPI能方便的配置相关的控制参数并读取传感器的测量数据；
[0016] (3)本实用新型的定位模块选用GGSTAR-2000GPS模块，其为24通道频率 L11575.42MHz，C/A码，跟踪灵敏度-158地m，捕获灵敏度-140地m，自主定位精度Sm(CEP),精 度局，灵敏度局；
[0017] (4)与现有技术相比，本实用新型克服了目前原始的人工定向测量方法，实现了快 速、准确的野外数据采集工作，同时，又可W获得比传统质子磁力仪所测参数更多的空间地 磁场参数，可为地质找矿提供全方位的地球物理数据;此外，为了解决野外测网的定点问 题，系统还设计有GI^或北斗的定位系统，实现智能化；
[0018] (5)本实用新型的信号获取可W采取两种方式，一是=分量磁通口和巧螺仪可自 动动态循环采集并实时进行数据修正，二是=分量磁通口和巧螺仪手动测量(点位测量)并 实时数据修正；
[0019] (6)本实用新型尤其适合地面=分量磁测，不需人工定向，模块精简便于携带，为 一键完成多个参数测量提供硬件。
【附图说明】
[0020] 图1是地面=分量磁力定向勘探装置的模块连接示意图。
[0021 ]图2是地面=分量磁力定向勘探装置的移动模式应用示意图。
[0022]图3是地面=分量磁力定向勘探装置的基站模式应用示意图。
[002；3]图中：I-主安装盒，2-探头，3-铁管探杆，4-背带，5-电缆，6-铁纤维立脚架。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0025] 参照图1，本实用新型提供了一种地面=分量磁力定向勘探装置，包括探头、控制 器模块、用于同步的时钟控制模块和用于供电的电源模块，所述探头包括无磁塑制圆柱形 套管及支撑部件，无磁塑制圆柱形套管内置有无磁铁合金槽，无磁铁合金槽内安装有传感 器模块，所述传感器模块包括定位模块、磁通口传感器W及惯性测量模块，惯性测量模块与 磁通口传感器的Z轴位于同一直线;所述控制器模块为MCU控制器模块，所述定位模块通过 USART串口与MCU控制器模块双向连接，所述磁通口传感器的S轴各通过一组信号调理模块 接入24位A/D转换模块，24位A/D转换模块通过SPI串口与MCU控制器模块双向连接，所述惯 性测量模块通过USART串口与MCU控制器模块双向连接，经ALG7209驱动模块驱动的矩阵键 盘通过IIC总线与MCU控制器模块双向连接，液晶显示模块通过USART串口与MCU控制器模块 双向连接，TF卡存储模块通过SPI总线与MCU控制器模块双向连接，时钟控制模块和电源模 块均与MCU控制器模块连接;所述SPI总线采用8位数据传输宽度，频率大小为500MHZ。
[0026] 所述MCU控制器模块采用忍片MC9S12XEP100。
[0027] 所述磁通口传感器采用FGM3D/100。
[0028] 所述惯性测量模块采用S轴加速度传感器ADIS16210。
[0029] 所述24位A/D转换模块内部设有至少S个并行的用于实现S轴数据同步采集的A X转换器。24位A/D转换忍片内部可W有四个并行的A X转换器，可W实现四通道数据同步 采集。磁通口传感器输出S轴模拟信号通过信号调理模块后，连接至A/D转换忍片的S个数 据采集道，完成S轴信号Gx、Gy和Gz的同步采集，由模拟量转化成数字量通过SPI总线与CPU 连接，完成=轴数据同步采集功能。
[0030] 所述定位模块采用GI^模块和/或北斗模块。
[0031] 所述定位模块采用GGSTAR-2000GPS模块。
[0032] 所述支撑部件为无磁支杆或无磁=脚架。
[0033] W下为本实用新型的模块说明和设计原理：
[0034] 本实用新型的控制器模块采用MC9 S12XEP100，该忍片属于MC9 S12XE系列单片机， 是化eescale S12XD系列的后续扩展系列，该系列具有集成度高、系统功能强、功耗低、编程 效率高、价格便宜等特点。MC9S12XE系列的外设主要有:异步串行通信接口 SCI、SPI串行通 信接口、IIC通信接口、8通道增强型输入捕捉/输出比较器ECT、脉宽调制器阳M、模数转换器 A/D、24位中断定时器PIT、16位标准时钟模块TIM和64肺ytes存储RAM。本实用新型采用的 MC9S12XEP100采用LQFP封装，有112个引脚。设计中，除